论文摘要
随着电力系统网络的发展,各种电力电子装置在电力系统中的应用,使得电力系统日益复杂。这对电力系统的建模和仿真提出了更高的要求,传统的机电暂态模型由于建立在“准稳态”假设基础之上,因此不能用来仿真变化迅速的电磁暂态过程;而电磁暂态模型,虽然能准确反映电磁暂态过程,但由于仿真步长很小,仿真速度受到限制,不适合用来仿真大型电力系统。动态相量理论在电力系统中的应用给现代电力系统的仿真带来了新的选择。动态相量法能够有目的的选择系统占主导优势的频率进行相量域内的仿真和分析,采取较大的仿真步长,因而能够有效的减少计算量,加快仿真速度。在电力系统的机网暂态数字仿真中,故障和操作引起的网络结构变化将导致数值计算中产生非原型数值振荡,这使得系统仿真不能够正确反映电力系统在故障或操作后的动态过程。本文首先对动态相量法产生振荡的机理进行了分析,提出了一种新的能有效消除数值振荡的算法——基于临界阻尼调整法(CDA)的动态相量法。该方法在动态相量域内对元件进行建模,并结合临界阻尼调整法,以保持友模导纳矩阵不变,同时达到保持计算精度和消除数值振荡的目的。其次,本文基于动态相量理论,对电力系统基本元件、三相分布参数线路和发电机的动态相量模型进行了推导和建模。在此基础上,本文还提出了一种适用于分布参数线路的大步长动态相量模型,并分析了其产生的误差。通过对算例的仿真,并与电磁暂态模型仿真结果的比较,验证了动态相量模型能突破传输时间常数对分布参数线路仿真步长的限制,用来仿真三相分布参数线路上的电磁暂态过程。对于现代电力电子装置的建模,本文提出了一种包含有TCR支路,SVC控制回路和滤波器支路的实用静止无功补偿器(SVC)的动态相量模型。该模型有目的选择了对SVC动态性能影响较大的基频和五次谐波而忽略了其他不重要的谐波分量。通过在简单测试系统上的仿真验证了该模型能够快速准确地仿真SVC动态特性,具有较高的精度和效率。该方法也适用于其他包含有非线性元件的动态相量建模。对于现代大型电力系统网络,由于受到计算维数的限制,必须采用并行仿真或者混合仿真的方法简化并加快仿真速度。本文在现有研究的基础之上首次对EMT模型和DP模型的混合仿真进行了研究,分析了混合仿真中遇到的网络等效,曲线拟合和相位偏移等关键问题。通过对算例仿真结果的比较和分析,验证